Моделирование магнетронного осаждения покрытий на детали сложной формы

Ключевые слова: магнетронное осаждение, неравномерность толщины покрытия, моделирование

Аннотация

Расширение спектра задач, связанных с необходимостью формирования методами физического осаждения на деталях сложной формы тонкопленочных покрытий, повышение требований к их равномерности, зачастую сопряжено с необходимостью разработки оптимального структурно-компоновочного решения технологической системы оборудования в кратчайшие сроки. Наиболее широко используемым в промышленности методом является метод магнетронного нанесения покрытий. В машиностроении объектами под упрочняющие и антифрикционные покрытия выступают различный технологический инструмент и оснастка, а также детали узлов трения. Проблема обеспечения равномерности покрытий на деталях сложной формы связана, как со сложной геометрией поверхности изделий, так и с особенностями магнетронной распылительной системы – пространственной конфигурацией области распыления мишени. При осаждении тонких пленок одним из параметров, определяющих скорость роста пленки в точке пространства, является угол осаждения, а у детали со сложной геометрией поверхности он меняется по сложному закону. Для таких случаев невозможно использование численного моделирования на основе аналитических зависимостей и интегрирования в пространственных координатах. Единственно возможным решением остается использование подхода на основе дискретных моделей.
Разработанная, и зарегистрированная в реестре ПО, программа «TFDepositionR» предназначена для расчета параметров осаждения тонких пленок магнетронным методом и дискретного моделирования распределения толщины осажденного покрытия на поверхностях модели произвольного 3D-объекта с учетом возможности его вращения вокруг собственной оси симметрии. Моделирование осуществляется в трехмерном пространстве, пользователь задает параметры магнетронного распыления, геометрию мишени, а также ее расположение относительно детали. Функционалом программы предусмотрено использование в модели нескольких источников распыления. По завершении расчета программа выдает распределение толщины на трехмерной цветовой карте, можно просмотреть толщину покрытия в любой конкретной точке поверхности.

Keywords: magnetron deposition, coating thickness non-uniformity, simulation

Abstract